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1、解放大橋吊桿更換大修工程初步設(shè)計 設(shè)計說明 解放大橋吊桿更換大修工程初步設(shè)計說明 18 1概述 福州解放大橋是連接福州繁華商貿(mào)中心臺江與文化區(qū)倉山的重要城市橋梁。大橋由萬壽橋、中洲路堤和江南橋三部分組成。其中萬壽橋是最主要的部分

2、，其結(jié)構(gòu)型式為61米+61米+80米+61米+61米五聯(lián)跨鋼管砼中承式肋拱橋。61米跨拱橋的矢跨比為1/5，80米跨拱橋的矢跨比為1/4，拱肋采用“啞鈴形”等截面鋼管砼。61米跨拱橋的主拱圈由兩根d＝0.75m鋼管組合而成，拱肋高度為1.8m。80米跨拱橋的主拱圈由兩根d=0.8m鋼管組合而成，拱肋高度1.9m。大橋由福州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院設(shè)計，鐵道部大橋局第二工程處承建，福州市建設(shè)工程監(jiān)理公司監(jiān)理。該橋于1995年8月13日正式動工，全橋于1996年10月1日竣工通車。 圖1-1 解放大橋 目前，解放大橋的交通流組成除了有小型機動車、公交車、自行車和行人外，仍有相當(dāng)數(shù)量的貨車和工程車通

3、行。 1996年建成的解放大橋—鋼管混凝土拱橋是當(dāng)時一種較新的橋型結(jié)構(gòu)，由于當(dāng)時技術(shù)水平的限制，吊桿的防腐措施尚不完善，據(jù)2001年至2008年對解放大橋進行吊桿銹蝕檢測的結(jié)果表明解放大橋吊桿腐蝕有加重的趨勢。2008年7月31日，福州市市政工程管理處邀請有關(guān)專家在福州市舉行了解放大橋吊桿更換論證會，與會專家在聽取了福州市市政工程管理處所做的福州解放大橋維護工作報告并經(jīng)過詳細討論后認(rèn)為解放大橋的吊桿存在因腐蝕而斷裂的隱患，建議盡快實施吊桿的更換。 1.1任務(wù)依據(jù) (1)與項目業(yè)主福州市市政工程管理處簽訂的《解放大橋吊桿更換大修工程設(shè)計合同》； (2)業(yè)主提供的《解放大橋橋梁普查報告》2

4、008 (3)業(yè)主提供的《解放大橋吊桿更換論證會專家意見》2008.7 1.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計規(guī)范 根據(jù)合同，加固設(shè)計以維持橋梁原有設(shè)計要求和荷載標(biāo)準(zhǔn)為基本原則。 1.2.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （1）設(shè)計荷載：汽-10級，履帶-50級，人群3.5kN/m2。 （2）橋面寬: 9.0m(行車道)+21.0m(拱肋、吊桿)+21.5m(人行道)。 1.2.2設(shè)計規(guī)范 （1）《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》JTJ 021—89 （2）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》JTJ D23—85 （3）《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》JTJ 025-86 （4）《懸索橋預(yù)制主纜絲股技術(shù)條件》J

5、T/T39599 （5）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTJ 01-88 （6）《公路斜拉橋設(shè)計細則》JTG/T D65-01-2007 （7）《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術(shù)條件》GB/T18365-2001 （8）《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》CJJ99-2003 （9）《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》CECS77-96 2 解放大橋的檢查情況綜述 市政設(shè)施管理部門曾分別于2001年和2008年兩次委托有關(guān)單位對解放大橋進行檢查。 2.1 2001年檢查結(jié)果 2001年11月福建省公路工程試驗檢測中心對解放大橋進行檢查后，對橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況做出如下評價：中洲與臺江前墻出現(xiàn)豎向裂縫，中洲臺最大裂

6、縫寬0.8～1.0mm，臺江臺最大裂縫寬0.26mm，且局部砌體開裂，基礎(chǔ)出現(xiàn)局部沖蝕；行車道板局部露筋；欄桿出現(xiàn)下?lián)犀F(xiàn)象，鋼管拱與人行道缸磚受推擠開裂、拱起。兩橋臺背有不均勻下沉現(xiàn)象，橋頭跳車現(xiàn)象明顯；鋼管砼存在空擊聲，局部鋼管銹蝕；錨具浸水，鐓頭、鐓頭錨與外螺母出現(xiàn)銹蝕；吊桿高強碳素鋼絲局部生銹；拱座與鐓交接面由于應(yīng)力集中，局部砼開裂；吊桿與不銹鋼管之間存在浸水空隙；局部PE保護套劃傷，高強鍍鋅碳素鋼絲外纖維增強聚脂帶劃傷，局部PE套開裂；鋼管焊縫存在錯邊、夾渣等缺陷。 2.2 2008年檢查結(jié)果 2008年7月～10月，福州市政工程管理處委托福州大學(xué)結(jié)構(gòu)工程研究所對解放大橋進行檢查，

7、檢查結(jié)論如下： (1)橫梁：大部分橫梁豎向裂縫較多，大部分裂縫長度約10～40cm之間，寬度約0.06～0.2mm之間。有部分裂縫貫穿橫梁側(cè)面，并延伸到底部。將置于橫梁上方的預(yù)制板從上游到下游編號為1#到13#，則橫梁裂縫在3#至11#預(yù)制板下方較多，尤其在中部。而1#、2＃、12#、13#基本沒有。部分橫梁出現(xiàn)蜂窩麻面，混凝土塊脫落。橫梁典型病害如圖2-1～圖2-4。 圖2-1 7號橫梁裂縫示意圖 圖2-2 7號橫梁裂縫照片 圖2-3 10號橫梁病害示意圖 圖2-4 10號橫梁病害照片 (2)預(yù)制板：預(yù)制板跨中有較多細微橫向裂縫，

8、裂縫長度較長?？拷_山區(qū)預(yù)制板裂縫明顯比靠近倉山區(qū)多。預(yù)制板典型病害見圖2-5～圖2-8。 圖2-5 17#與18#橫梁間預(yù)制板裂縫示意圖 圖2-6 17#與18#橫梁間預(yù)制板裂縫局部照片 圖2-7 48#與49#橫梁間預(yù)制板裂縫示意圖 圖2-8 48#與49#橫梁間預(yù)制板裂縫局部照片 (3)吊桿：除30#橫梁上的吊桿錨頭出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象(見圖2-9)外，其余吊桿錨頭部分外表面基本完好，沒有出現(xiàn)銹蝕(見圖2-10)，內(nèi)部需進一步打開錨頭檢查。 圖2-9 出現(xiàn)銹蝕的錨頭 圖2-10 未出現(xiàn)銹蝕的錨頭 (4)橋墩拱腳：拱腳部分基本完好

9、，沒有出現(xiàn)銹蝕，見圖2-11。 圖2-11 拱腳現(xiàn)狀照片 (5)支座：預(yù)制板的支座部分有脫空現(xiàn)象，個別甚至可以把橡膠支座取出來，圖2-12。 圖2-12 部分預(yù)制板支座脫空 (6)解放大橋各橫梁混凝土實測強度為27.6～56.4MPa之間，見表2-1；預(yù)制板實測強度為45.7～57.5MPa之間，見表2-2。 (7)解放大橋主要受力構(gòu)件受力正常，但由于無法檢查吊桿內(nèi)部情況，應(yīng)根據(jù)吊桿實際使用情況采取相應(yīng)措施。 表2-1 解放大橋橫梁混凝土強度測定結(jié)果(MPa) 表2-2 解放大橋預(yù)制行車道板混凝土強度測定結(jié)果(MPa) 福州大學(xué)結(jié)構(gòu)工

10、程研究所對解放大橋進行檢查后提出了以下建議： (1)對混凝土梁的裂縫進行封閉處理，防止鋼筋進一步銹蝕和混凝土銹漲開裂，影響橋梁安全使用和耐久性能。 (2)加強橋面、吊桿、支座、錨頭等的養(yǎng)護管理，保持橋面清潔衛(wèi)生，保持交通標(biāo)志醒目清晰。 (3)進一步進行動力荷載試驗以驗證橋梁的性能。 (4)為了保證橋梁的安全使用，加強該橋的定期觀測。 3 解放大橋吊桿更換大修工程設(shè)計 根據(jù)設(shè)計合同并參考《解放大橋橋梁普查報告》和《解放大橋吊桿更換論證會專家意見》2008.7.31，本次設(shè)計主要涉及以下內(nèi)容： ①吊桿更換方案設(shè)計； ②增設(shè)縱梁方案的分析論證； ③涂料翻新；

11、 ④裂縫修補。 ⑤吊桿健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 3.1吊桿更換設(shè)計 吊桿更換設(shè)計主要包括新吊桿的選擇以及施工方案設(shè)計等內(nèi)容。 3.1.1新吊桿的選擇 解放大橋現(xiàn)采用的吊桿為84Φ5平行鋼絲墩頭錨吊桿，該吊桿上、下錨頭處的構(gòu)造見圖3-1和3-2。 圖3-1 舊吊桿上錨頭構(gòu)造 圖3-2 舊吊桿下錨頭構(gòu)造 本次設(shè)計擬采用鋼鉸線整束擠壓式成品吊桿，該類吊桿的索體截面和錨具結(jié)構(gòu)分別如圖3-3和3-4所示： 圖3-3 鋼鉸線吊桿截面 圖3-4 整束擠壓吊桿錨具結(jié)構(gòu)示意圖 鋼鉸線整束擠壓式成品吊桿具有以下特點： (1)鋼鉸線在兩端錨具和索體內(nèi)均隔

12、離防腐，防腐性能優(yōu)越，抗振性能好。 (2)鋼鉸線兩端整束擠壓錨固，安全可靠、疲勞性能好。 (3)錨頭緊湊，外徑小有利于整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。美觀。 (4)吊桿可以方便的耦合測量長期應(yīng)變量變化的光纖光柵傳感器。 (5)鋼鉸線比鋼絲束具有更高的抗拉強度。 建立空間模型對解放大橋進行了全橋計算分析，結(jié)構(gòu)計算模型如圖3-5所示。 圖3-5 解放大橋結(jié)構(gòu)計算模型 經(jīng)計算后確定新吊桿采用型號為GJ15-15的鋼鉸線整束擠壓式成品吊桿，其鋼鉸線束公稱截面面積為20.85cm2，比舊吊桿鋼絲束公稱截面面積(16.49cm2)增加了26.4％，從而使吊桿的安全系數(shù)得到了提高。新吊桿上、下錨頭處的構(gòu)

13、造見圖3-6和3-7。各吊桿的吊桿力、應(yīng)力等受力參數(shù)見表3-1。 圖3-6 新吊桿上錨頭構(gòu)造 圖3-7 新吊桿下錨頭構(gòu)造 表3-1 新吊桿受力參數(shù)表 橋跨 吊桿 編號 恒載吊桿力 (kN) 最大吊桿力(kN) 恒載應(yīng)力 (MPa) 最大應(yīng)力 (MPa) 應(yīng)力幅 (MPa) 吊桿安全系數(shù) 第 1 跨 1 425 808 203.8 387.5 197.5 4.80 2 399 729 191.2 349.7 165.8 5.32 3 399 730 191.5 35

14、0.0 165.1 5.31 4 398 723 191.1 346.6 161.3 5.37 5 399 721 191.2 345.6 159.8 5.38 6 399 720 191.4 345.5 159.2 5.38 7 400 721 191.6 346.0 159.7 5.38 8 389 707 186.5 338.8 158.0 5.49 9 377 694 180.9 332.8 158.4 5.59 10 372 685 178.5 328.7 157.4 5.66 1

15、1 486 812 233.1 389.5 166.2 4.78 第 2 跨 12 468 785 224.3 376.7 161.9 4.94 13 354 661 169.9 316.9 154.2 5.87 14 400 734 191.6 352.1 167.7 5.28 15 399 728 191.4 349.0 163.2 5.33 16 399 725 191.2 347.6 161.8 5.35 17 399 724 191.2 347.4 161.5 5.35 18 3

16、98 725 190.9 348.0 162.7 5.35 19 397 731 190.3 350.4 166.5 5.31 20 414 757 198.4 363.0 172.4 5.12 21 462 806 221.4 386.8 174.1 4.81 第 3 跨 22 468 812 224.6 389.4 175.2 4.78 23 432 781 207.0 374.6 175.5 4.97 24 426 769 204.2 368.6 171.1 5.05 25 408

17、731 195.6 350.8 161.0 5.30 26 398 712 191.0 341.3 155.9 5.45 27 399 710 191.3 340.5 154.7 5.46 28 399 710 191.5 340.6 154.4 5.46 29 399 710 191.3 340.7 154.8 5.46 30 398 712 191.1 341.7 156.1 5.44 31 408 733 195.8 351.4 161.4 5.29 32 420 759 201.3 3

18、64.2 169.7 5.11 33 417 758 200.0 363.6 171.7 5.11 34 450 790 215.8 378.7 174.0 4.91 第 4 跨 35 384 692 184.4 331.9 158.7 5.60 36 349 651 167.4 312.3 152.2 5.96 37 390 723 187.3 346.7 166.3 5.37 38 400 733 191.6 351.6 165.3 5.29 39 399 731 191.2 350.4

19、 164.3 5.31 40 398 731 191.1 350.6 165.3 5.30 41 385 716 184.8 343.6 165.4 5.41 42 403 743 193.5 356.3 170.5 5.22 43 450 801 215.7 384.4 178.4 4.84 第 5 跨 44 421 751 202.1 360.4 167.6 5.16 45 397 730 190.3 350.1 167.1 5.31 46 399 736 191.2 352.9 16

20、8.1 5.27 47 398 729 191.0 349.6 164.1 5.32 48 397 725 190.3 347.9 163.2 5.35 49 396 726 190.0 348.4 163.9 5.34 50 415 763 199.2 366.0 173.5 5.08 51 436 794 209.2 380.7 179.2 4.89 52 417 758 200.1 363.5 171.8 5.12 注:吊桿編號同《福州市解放大橋重建工程竣工圖》,下同 3.1.2施工方案及注意事

21、項 解放大橋更換吊桿采用拱頂提升平臺張拉千斤頂抬升橫梁的方案，整個施工過程包括舊吊桿拆除、新吊桿安裝、張拉調(diào)索、防護處理等工序。 單根吊桿更換的簡略流程如下： 施工準(zhǔn)備 測量、收集橋面標(biāo)高數(shù)據(jù) 安裝拱上施工平臺、安裝橫梁兜吊系統(tǒng)、安裝移動支架 抬升橫梁、割斷舊吊桿 測量標(biāo)高 清理錨頭及預(yù)埋套管 安裝新吊桿 調(diào)整吊桿力、放松兜吊系統(tǒng) 安裝防水罩、防腐處理 測量標(biāo)高 各工序的具體步驟及注意事項如下： 1.舊吊桿的拆除 (1)吊桿的拆除依據(jù)對稱的原則，從每拱跨兩端向跨中交替逐對拆除，每拆除一對舊吊桿，則相應(yīng)的換上一對新吊桿，在拆除吊桿的過程中，應(yīng)時刻監(jiān)測橋面

22、的標(biāo)高，如出現(xiàn)較大的變動應(yīng)立即停工，待查明原因并確定處理方案后方可繼續(xù)施工。 (2)在橫梁處組裝橋下工作平臺，安裝好輔助索提升系統(tǒng)中的梁底托架。在組裝過程中要注意保持兩側(cè)平衡，防止橫梁產(chǎn)生傾斜。 (3)在拱肋上安裝橫梁提升系統(tǒng)。系統(tǒng)拼裝完畢后應(yīng)按設(shè)計噸位進行試張拉。輔助索張拉千斤頂可視更換吊桿的實際施工空間設(shè)置在拱頂或橋面處。施工單位在經(jīng)過充分驗算，保證安全的情況下，可根據(jù)自身施工機具特點及施工經(jīng)驗對橫梁提升系統(tǒng)進行調(diào)整，但應(yīng)注意錨固件焊接對拱肋鋼管的影響。 (4)啟動橫梁提升系統(tǒng)對橫梁進行提升，上下游須同時同步進行提升。本階段應(yīng)綜合實測舊吊桿拉力、吊點的高程變化等參數(shù)實時對設(shè)計張拉拉力

23、進行調(diào)整。橫梁的提升應(yīng)分級緩慢進行，要求實時監(jiān)測橫梁吊點處標(biāo)高，其上下變化值與相鄰吊桿吊點的高差不得超過5毫米。施工時可參考表3-1給出的各吊桿的恒載吊桿力并考慮施工機具等荷載，結(jié)合現(xiàn)場實測結(jié)果確定橫梁提升的荷載分級數(shù)。 (5)以橋面標(biāo)高和相鄰吊點高差為控制條件，采用多次加載及分批割斷舊吊桿鋼絲的方式使吊桿力逐步轉(zhuǎn)移到臨時兜吊系統(tǒng)上，整個過程須密切監(jiān)測橋面標(biāo)高的變化。 (6)吊桿力全部轉(zhuǎn)移到兜吊系統(tǒng)后將舊吊桿完全割斷。 (7)鑿除封錨混凝土，拆除錨頭部件及吊桿鋼絲，清理預(yù)埋管內(nèi)的混凝土，并對原錨墊板進行打磨除銹處理。在施工中須注意不得損傷橫梁及拱肋。 (8)如需采用空心鉆孔方式取出錨具

24、及錨腔鋼絲時，應(yīng)先與設(shè)計方協(xié)商鉆孔大小及鉆取范圍。 2.新吊桿的安裝 (1)用鋼尺現(xiàn)場量出吊桿上、下錨固點的距離，綜合考慮設(shè)計采用錨具體系的不同要求以及拱肋內(nèi)斜高的區(qū)別，精確計算出各根吊桿實際所需的下料長度。 (2)按實際所需長度對吊桿進行下料并安裝錨杯，將新吊桿運輸至橋面攤開平放，注意對外PE 護套以及錨頭螺紋的保護。 (3)將新吊桿由拱肋下方向上穿入預(yù)埋管中，吊桿穿出后繼續(xù)上提，直到方便采用卷揚機或手葫蘆將下部吊桿組件從橫梁上方穿入橫梁預(yù)埋管內(nèi)為止，吊桿穿孔完成后先進行上端錨具安裝，上端固定后旋緊下端錨具螺母。 3.張拉調(diào)索 (1)依次安裝好聯(lián)接套、張拉桿、撐腳、千斤頂，進行張

25、拉預(yù)緊。 (2)張拉吊桿至30MPa 后卸壓，放松兜吊系統(tǒng)至不受力狀態(tài)。放張過程注意上下游吊桿同時同步，在張拉過程中對吊桿力及橋面標(biāo)高進行雙控，要求橋面標(biāo)高上下位移不得超過設(shè)計允許范圍（5毫米）。 (3)根據(jù)計算的調(diào)整標(biāo)高值對吊桿再次張拉，將橫梁調(diào)整到設(shè)計標(biāo)高。 (4)每跨全部吊桿更換完畢后，要求對本跨吊桿進行一次全面的標(biāo)高和索力的調(diào)整。調(diào)整的原則是以標(biāo)高控制為主，同時要求同拱跨同一編號吊桿上下游索力盡可能一致，索力大小可參考表3-1。 4.防護處理 吊桿更換完成后，開始對吊桿進行防護處理： (1)安裝橋面防水罩以及上、下錨頭保護罩； (2)向吊桿錨杯及上下錨頭保護罩內(nèi)灌防腐油脂

26、； 3.1.3新更換的鋼絞線成品吊桿設(shè)計要求 1.鋼絞線吊桿的設(shè)計要求 吊桿鋼絞線采用符合GB/T5224-2003標(biāo)準(zhǔn)的高強低松弛鋼絞線Φs15.2，其標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度fpk =1860MPa；單根鋼絞線應(yīng)滿足200萬次837MPa～477MPa應(yīng)力幅疲勞荷載后不斷絲的要求；成品吊桿應(yīng)滿足《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術(shù)條件》GB/T18365-2001各項指標(biāo)。 2.鋼絞線吊桿錨具的設(shè)計要求 鋼絞線成品吊桿所采用的錨具應(yīng)滿足《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)》（GB/T 14370-2004）I類錨具的要求，但應(yīng)注意疲勞實驗應(yīng)力幅要求提高至200MPa；錨固工藝應(yīng)保證在動載下有可靠的

27、防止松動、滑移的性能；錨具本身以及錨具與索體接頭部分應(yīng)有可靠的防腐措施。 3.鋼絞線吊桿HDPE防護層的設(shè)計要求 吊桿HDPE護套的顏色征詢業(yè)主的意見后確定，其物理力學(xué)性能及其他各項指標(biāo)應(yīng)符合GB/T18365-2001及《建筑纜索用高密度聚乙烯塑料》CJ/T3078-1998的要求。 3.1.4 新更換吊桿系統(tǒng)其他設(shè)計要點 (1)設(shè)計采用吊桿兩端均設(shè)球鉸錨頭的方案，以減少吊桿系統(tǒng)擺動約束，增大體系固有頻率；與此配合，要求吊桿上、下減震體應(yīng)采用容許有限彈性變形的材料，既要保證足夠強度以隔絕吊桿跟外套鋼管又要保證吊桿可稍微整體變形。 (2)在所有吊桿內(nèi)設(shè)置光纖光柵傳感器，以長期監(jiān)測吊桿

28、的應(yīng)變變化；同時在部分吊桿的錨下設(shè)置壓力傳感器，便于應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果的校核。 (3)將橫梁內(nèi)預(yù)埋鋼管向上延伸至橋面以上約30厘米，并在此處安裝防水罩，以利于防水。 3.2增設(shè)縱梁方案的分析論證 2008年7月31日，在福州市舉行的解放大橋吊桿更換論證會上，專家組形成統(tǒng)一意見，建議在更換吊桿的同時增設(shè)縱梁，以增強橋面系的整體性。 為了了解增設(shè)縱梁對結(jié)構(gòu)受力的影響，先通過試算擬定縱梁的截面形式，再通過全橋計算以了解增設(shè)縱梁后結(jié)構(gòu)受力的變化情況。 在參考類似工程項目的基礎(chǔ)上，結(jié)合解放大橋的實際情況以及計算結(jié)果，選定I63C型工字鋼做為縱梁。縱梁縱向垂直布置在兩橫梁之間，并且縱梁橫截面對稱于吊桿

29、豎向軸線，縱梁布置如圖3-8和圖3-9所示： 圖3-8 縱梁設(shè)置立面示意 圖3-9 縱梁與橫梁連接示意 建立整橋空間模型對解放大橋進行全橋計算分析，計算時考慮了橋梁的施工過程，本次計算共分為三種計算模型： 模型A:增設(shè)鋼縱梁前，以了解橋梁當(dāng)前的受力狀態(tài)； 模型B:增設(shè)鋼縱梁后，以了解鋼縱梁對橋梁結(jié)構(gòu)受力的影響； 模型C:增設(shè)鋼縱梁+拆除短吊桿，以考慮短吊桿意外斷裂的不利情況； 三種模型的結(jié)構(gòu)離散圖(局部)分別見圖3-10～圖3-12： 計算中考慮的荷載有：恒載、活載(汽-10、履帶50)和整體溫變荷載(升溫20度、降溫25度)、梯度溫度荷載(溫差20度)和收縮徐

30、變等。 圖3-10 模型A結(jié)構(gòu)離散圖(局部) 圖3-11 模型B結(jié)構(gòu)離散圖(局部) 圖3-12 模型C結(jié)構(gòu)離散圖(局部) I63C型工字鋼縱梁單位重為1.41135kN/m，1#～5#跨新增的鋼縱梁重量分別為13.9t、12.6t、17.6t、11.0t和11.6t，全橋鋼縱梁總重66.5t。增設(shè)鋼縱梁后主拱肋和吊桿受力情況見表3-2～表3-4。 表3-2 拱圈鋼管應(yīng)力結(jié)果(恒載) 跨 號 截面位置 模型A 模型B 增量 上緣(MPa) 下緣(MPa) 上緣(MPa) 下緣(MPa) 上緣(MPa) 下緣(MPa) 1#跨 拱腳 -29.8

31、 -102.8 -30.0 -103.2 0.3 0.4 拱頂 -71.9 -40.0 -72.3 -40.1 0.4 0.1 2#跨 拱腳 -32.3 -96.2 -32.7 -96.4 0.4 0.1 拱頂 -66.0 -45.7 -66.3 -45.8 0.4 0.1 3#跨 拱腳 -28.0 -111.1 -28.5 -111.2 0.6 0.1 拱頂 -73.2 -42.5 -73.6 -42.6 0.4 0.1 4#跨 拱腳

32、 -34.6 -85.7 -35.4 -85.3 0.8 -0.3 拱頂 -68.7 -42.6 -69.2 -42.6 0.4 0.0 5#跨 拱腳 -27.8 -92.1 -28.5 -92.0 0.7 -0.2 拱頂 -73.7 -37.6 -74.1 -37.6 0.5 0.0 注：應(yīng)力以壓為－，拉為+；下同 表3-3 拱圈鋼管應(yīng)力結(jié)果(組合) 跨 號 截面位置 模型A 模型B 增量 上緣(MPa) 下緣(MPa) 上緣(MPa) 下緣(MPa) 上緣(M

33、Pa) 下緣(MPa) 1#跨 拱腳 -98.0 -135.8 -98.0 -135.8 0.1 0.0 拱頂 -122.4 -51.9 -120.2 -51.0 -2.2 -1.0 2#跨 拱腳 -101.8 -130.9 -102.3 -131.2 0.5 0.3 拱頂 -116.8 -60.3 -114.6 -59.5 -2.2 -0.8 3#跨 拱腳 -95.5 -146.4 -95.9 -145.7 0.4 -0.7 拱頂 -122.3 -5

34、7.4 -120.3 -56.2 -2.0 -1.2 4#跨 拱腳 -105.2 -120.7 -106.3 -120.8 1.1 0.1 拱頂 -120.4 -57.4 -118.2 -56.6 -2.2 -0.8 5#跨 拱腳 -94.4 -124.8 -95.4 -125.2 1.0 0.4 拱頂 -124.3 -49.4 -122.2 -48.6 -2.1 -0.8 從表3-2和表3-3的應(yīng)力結(jié)果可知，增設(shè)鋼縱梁后，拱肋鋼管的恒載應(yīng)力增量在1.0MPa以內(nèi)

35、，組合應(yīng)力增量在2.0MPa以內(nèi)。同時應(yīng)注意的是原橋拱肋鋼管的最大應(yīng)力已達146.4MPa，超過了A3鋼的彎曲容許應(yīng)力145MPa。 表3-4 吊桿力計算結(jié)果 橋 跨 吊桿號 恒載(kN) 組合(kN) 模型A 模型B 增量 模型A 模型B 增量 第1跨 1 424.6 428.1 3.5 807.5 820.3 12.8 2 397.9 404.9 7.0 728.1 715.5 -12.6 3 398.3 405.3 7.1 728.5 694.4 -34.1 4 397.1 404.0 7.0 721.1

36、 686.5 -34.6 5 397.2 404.2 6.9 718.9 683.4 -35.5 6 397.7 404.6 6.9 718.7 683.2 -35.5 7 398.1 405.0 6.9 719.8 684.2 -35.6 8 387.5 394.3 6.8 705.0 671.6 -33.4 9 376.1 382.8 6.7 692.6 659.5 -33.2 10 371.3 377.6 6.3 684.4 669.3 -15.1 11 485.6 488.0 2.4 81

37、1.7 825.9 14.3 第2跨 12 467.3 469.3 2.1 784.9 800.9 16.0 13 353.6 359.6 6.0 660.0 641.6 -18.3 14 398.6 405.7 7.0 733.1 699.0 -34.1 15 397.9 405.0 7.0 726.4 692.0 -34.4 16 397.3 404.3 6.9 723.3 687.5 -35.8 17 397.4 404.3 6.9 722.8 687.2 -35.6 18 396.9 403

38、.8 6.9 724.1 690.3 -33.8 19 395.7 402.8 7.1 729.3 696.4 -32.9 20 412.9 420.3 7.4 755.9 739.5 -16.4 21 461.2 464.6 3.4 805.9 821.1 15.1 第3跨 22 467.8 471.2 3.4 811.3 823.6 12.3 23 430.6 438.3 7.6 779.7 761.5 -18.2 24 424.4 432.0 7.6 766.9 730.7 -36.2 25

39、 406.1 413.3 7.2 729.4 694.3 -35.1 26 396.4 403.3 6.9 709.4 674.2 -35.2 27 396.8 403.7 6.9 707.6 671.9 -35.7 28 397.3 404.2 6.9 707.7 672.0 -35.7 29 396.8 403.7 6.9 707.9 672.2 -35.7 30 396.6 403.5 6.9 710.2 675.0 -35.2 31 406.6 413.8 7.2 730.7 695.4 -3

40、5.3 32 418.3 425.8 7.5 757.9 721.4 -36.4 33 416.2 423.6 7.4 757.1 738.9 -18.2 34 449.4 452.7 3.3 789.1 802.8 13.7 第4跨 35 384.1 386.7 2.6 691.6 710.1 18.4 36 348.4 354.4 6.0 650.4 630.1 -20.3 37 389.7 396.5 6.8 721.8 688.7 -33.1 38 398.6 405.6 6.9 732.0

41、 698.3 -33.7 39 397.7 404.6 6.9 729.4 694.4 -35.0 40 397.5 404.4 6.9 729.9 696.2 -33.7 41 384.4 391.3 6.9 715.4 682.9 -32.6 42 402.8 410.0 7.2 742.0 725.8 -16.2 43 449.4 452.8 3.4 801.0 813.4 12.5 第5跨 44 421.1 424.2 3.2 751.0 765.2 14.3 45 396.2 403.2

42、 7.0 729.1 710.9 -18.2 46 397.8 404.9 7.1 734.7 702.4 -32.3 47 397.2 404.1 6.9 727.7 694.8 -32.9 48 397.8 404.7 6.9 726.7 691.9 -34.8 49 395.1 402.0 6.9 725.2 692.2 -33.0 50 414.3 421.7 7.4 762.1 729.1 -32.9 51 435.4 443.2 7.8 792.9 775.6 -17.4 52 416.8

43、 420.6 3.7 757.4 772.2 14.8 由表3-4可知，增設(shè)鋼縱梁后，在恒載作用下，各根吊桿的吊桿力增量在7kN左右；在荷載組合作用下，除短吊桿的吊桿力增大約15kN外，其余吊桿的吊桿力均有所減小。 鋼縱梁的受力情況見圖3-13～圖3-16。 圖3-13 恒載作用下鋼縱梁彎矩圖(模型B) 圖3-14 荷載組合作用下鋼縱梁彎矩包絡(luò)圖(模型B) 圖3-15 荷載組合作用下鋼縱梁上緣應(yīng)力包絡(luò)圖(模型B) 圖3-16 荷載組合作用下鋼縱梁下緣應(yīng)力包絡(luò)圖(模型B) 從圖3-15可知，鋼縱梁上緣最大壓應(yīng)力為31.47MPa，最大拉應(yīng)力為32.

44、99MPa；從圖3-16可知，鋼縱梁下緣最大壓應(yīng)力為34.85MPa，最大拉應(yīng)力為56.87MPa。 當(dāng)短吊桿意外斷裂時主拱肋的受力情況見表3-5和3-6： 表3-5 短吊桿意外斷裂時拱圈鋼管應(yīng)力結(jié)果(恒載) 跨 號 截面位置 模型A 模型C 增量 上緣(MPa) 下緣(MPa) 上緣(MPa) 下緣(MPa) 上緣(MPa) 下緣(MPa) 1#跨 拱腳 -29.8 -102.8 -29.3 -103.0 -0.4 0.2 拱頂 -71.9 -40.0 -69.7 -42.9 -2.2 2.9 2#跨 拱

45、腳 -32.3 -96.2 -38.0 -92.7 5.8 -3.5 拱頂 -66.0 -45.7 -64.2 -48.0 -1.8 2.4 3#跨 拱腳 -28.0 -111.1 -30.4 -111.0 2.4 -0.1 拱頂 -73.2 -42.5 -72.2 -43.9 -1.0 1.4 4#跨 拱腳 -34.6 -85.7 -35.6 -85.6 1.1 -0.1 拱頂 -68.7 -42.6 -67.2 -44.6 -1.5 2

46、.0 5#跨 拱腳 -27.8 -92.1 -29.0 -92.0 1.2 -0.1 拱頂 -73.7 -37.6 -71.9 -39.8 -1.8 2.2 表3-6 短吊桿意外斷裂時拱圈鋼管應(yīng)力結(jié)果(組合) 跨 號 截面位置 模型A 模型C 增量 上緣(MPa) 下緣(MPa) 上緣(MPa) 下緣(MPa) 上緣(MPa) 下緣(MPa) 1#跨 拱腳 -98.0 -135.8 -97.4 -136.0 -0.6 0.2 拱頂 -122.4 -51.9 -117.0

47、 -54.4 -5.4 2.5 2#跨 拱腳 -101.8 -130.9 -107.0 -127.0 5.2 -3.9 拱頂 -116.8 -60.3 -112.0 -62.1 -4.8 1.8 3#跨 拱腳 -95.5 -146.4 -97.7 -145.0 2.2 -1.4 拱頂 -122.3 -57.4 -119.0 -57.8 -3.3 0.4 4#跨 拱腳 -105.2 -120.7 -107.0 -121.0 1.8 0.3 拱頂

48、-120.4 -57.4 -116.0 -58.9 -4.4 1.5 5#跨 拱腳 -94.4 -124.8 -96.1 -125.0 1.7 0.2 拱頂 -124.3 -49.4 -120.0 -51.2 -4.3 1.8 從表3-5和表3-6的應(yīng)力結(jié)果可知，增設(shè)鋼縱梁后，當(dāng)短吊桿意外斷裂時拱肋鋼管的恒載應(yīng)力最大增量為5.8MPa，組合應(yīng)力最大增量為5.2MPa。 當(dāng)短吊桿意外斷裂時其余吊桿的受力情況見表3-7： 表3-7 短吊桿意外斷裂時其余吊桿受力計算結(jié)果 橋 跨 吊桿號 恒載(kN) 組合(kN

49、) 模型A 模型C 增量 模型A 模型C 增量 第1跨 1 424.6 0.0 -424.6 807.5 0.0 -807.5 2 397.9 741.2 343.4 728.1 1295.2 567.1 3 398.3 397.5 -0.8 728.5 684.9 -43.6 4 397.1 371.3 -25.8 721.1 648.2 -72.9 5 397.2 389.2 -8.1 718.9 665.6 -53.3 6 397.7 397.8 0.0 718.7 67

50、5.0 -43.7 7 398.1 391.5 -6.7 719.8 668.5 -51.3 8 387.5 366.7 -20.8 705.0 639.8 -65.2 9 376.1 383.4 7.3 692.6 659.8 -32.8 10 371.3 673.6 302.3 684.4 1128.1 443.6 11 485.6 0.0 -485.6 811.7 0.0 -811.7 第2跨 12 467.3 0.0 -467.3 784.9 0.0 -784.9 13

51、 353.6 667.3 313.7 660.0 1125.9 466.0 14 398.6 403.7 5.1 733.1 696.3 -36.8 15 397.9 380.2 -17.8 726.4 663.5 -62.9 16 397.3 390.2 -7.2 723.3 670.9 -52.4 17 397.4 387.9 -9.5 722.8 667.7 -55.1 18 396.9 371.3 -25.6 724.1 652.4 -71.7 19 395.7 389.3

52、-6.4 729.3 680.0 -49.3 20 412.9 725.0 312.1 755.9 1216.4 460.4 21 461.2 0.0 -461.2 805.9 0.0 -805.9 第3跨 22 467.8 0.0 -467.8 811.3 0.0 -811.3 23 430.6 725.8 295.2 779.7 1206.3 426.6 24 424.4 425.0 0.6 766.9 722.6 -44.3 25 406.1 386.1 -20.0 729.

53、4 662.2 -67.2 26 396.4 390.1 -6.3 709.4 658.6 -50.8 27 396.8 400.4 3.6 707.6 668.0 -39.6 28 397.3 404.0 6.7 707.7 671.7 -36.0 29 396.8 400.7 3.9 707.9 668.7 -39.3 30 396.6 391.0 -5.6 710.2 660.3 -50.0 31 406.6 387.5 -19.2 730.7 664.3 -66.4 32

54、 418.3 418.8 0.5 757.9 713.2 -44.7 33 416.2 704.4 288.2 757.1 1179.6 422.5 34 449.4 0.0 -449.4 789.1 0.0 -789.1 第4跨 35 384.1 0.0 -384.1 691.6 0.0 -691.6 36 348.4 641.9 293.5 650.4 1113.4 463.0 37 389.7 392.1 2.4 721.8 683.4 -38.4 38 398.6 377.

55、1 -21.6 732.0 665.3 -66.7 39 397.7 379.4 -18.3 729.4 664.7 -64.7 40 397.5 365.6 -31.9 729.9 650.9 -78.9 41 384.4 373.3 -11.1 715.4 661.1 -54.3 42 402.8 728.7 325.9 742.0 1232.4 490.4 43 449.4 0.0 -449.4 801.0 0.0 -801.0 第5跨 44 421.1 0.0 -421.1

56、 751.0 0.0 -751.0 45 396.2 697.2 301.1 729.1 1183.2 454.1 46 397.8 392.2 -5.6 734.7 687.0 -47.7 47 397.2 372.3 -24.9 727.7 657.8 -69.9 48 397.8 381.2 -16.6 726.7 664.3 -62.4 49 395.1 370.6 -24.5 725.2 655.5 -69.7 50 414.3 401.9 -12.4 762.1 705.

57、2 -56.9 51 435.4 727.9 292.5 792.9 1230.4 437.5 52 416.8 0.0 -416.8 757.4 0.0 -757.4 當(dāng)短吊桿意外斷裂時鋼縱梁的受力情況見圖3-16～圖3-21： 圖3-16 短吊桿斷裂時，鋼縱梁的恒載彎矩圖 圖3-17 短吊桿斷裂后，組合荷載下鋼縱梁的彎矩圖包絡(luò)圖 圖3-18 短吊桿斷裂時，鋼縱梁上緣應(yīng)力圖(恒載) 圖3-19 短吊桿斷裂時，鋼縱梁下緣應(yīng)力圖(恒載) 圖3-20 短吊桿斷裂后，組合荷載下鋼縱梁的上緣應(yīng)力包絡(luò)圖 圖3-21

58、 短吊桿斷裂后，組合荷載下鋼縱梁的下緣應(yīng)力包絡(luò)圖 從圖3-18和圖3-19可知，當(dāng)短吊桿斷裂時，在僅有恒載作用的情況下，鋼縱梁上緣最大應(yīng)力為124.8MPa，下緣最大應(yīng)力為125.0MPa；從圖3-20和圖3-21可知，當(dāng)短吊桿斷裂后，在組合荷載作用下，鋼縱梁上緣最大應(yīng)力為145.5MPa，下緣最大應(yīng)力為147.6MPa。 結(jié)合計算結(jié)果以及解放大橋的具體構(gòu)造等情況，本設(shè)計認(rèn)為解放大橋不需增設(shè)鋼縱梁，理由如下： ①為了安裝鋼縱梁，須在橫梁的吊點處鉆多個貫通的鉆孔，而此處是橫梁承受剪力和局部壓力最大的地方，受力情況較為復(fù)雜，鉆孔會影響結(jié)構(gòu)的受力安全。 ②新型吊桿在防腐能力方面有了很大的改善

59、，而且短吊桿的安全系數(shù)可通過增大吊桿有效截面來提高：新吊桿型號采用GJ15-15時短吊桿的最小安全系數(shù)為4.8；如果短吊桿采用外形尺寸與GJ15-15一樣的GJ15-19時，其最小安全系數(shù)為6.1。 ③除短吊桿處的橫梁外與行車道板間設(shè)置有橡膠支座外，其余吊桿橫梁都是通過梁頂預(yù)留鋼筋與行車道板端部濕接縫連接在一起，橋面系的整體性較好，不需通過增設(shè)縱梁來提高其整體性。 ④原橋拱肋鋼管的最大應(yīng)力已達146.4MPa，超過了A3鋼的彎曲容許應(yīng)力145MPa，增設(shè)鋼縱梁相當(dāng)于增加主拱圈所承受的恒載，對其受力不利。 ⑤增設(shè)鋼縱梁不僅會增加工程造價，而且施工麻煩，還會影響橋梁景觀。 3.3涂料翻新

60、 解放大橋橫跨閩江南北，連接福州市的臺江、倉山兩區(qū)，車流、人流密集，是市內(nèi)的一座重要橋梁。目前，該橋的鋼構(gòu)件表面油漆已呈現(xiàn)比較嚴(yán)重的失光、粉化和局部脫落現(xiàn)象，影響大橋外觀，破壞市容市貌。如表層油漆進一步老化，會導(dǎo)致鋼構(gòu)件因失去保護而銹蝕，影響到大橋的使用性能和安全性。本設(shè)計針對大橋的鋼構(gòu)件進行涂料翻新，使大橋重新得到有效的防護，避免鋼構(gòu)件發(fā)生銹蝕，保障大橋的安全使用；并且可以大大改變橋梁現(xiàn)有的外觀，美化市容。 3.3.1涂料要求 綜合考慮大橋所處的環(huán)境位置、防護要求和外觀要求等因素。使用的涂料應(yīng)具備以下性能： (1)耐候性：橋梁暴露于室外，長期受太陽暴曬，所選擇的涂料要求具備優(yōu)良的耐候性

61、，長期暴曬不粉化，不失光。 (2)耐水性：大橋位于閩江之上，水氣多，濕度大，要求涂料的耐水性優(yōu)良，長期接觸水份不溶脹，不脫落。 (3)耐化學(xué)品性能：橋梁屬于公共工程，暴露于室外，不可避免會沾污到油污，空氣中的化學(xué)污染物(如酸雨)等化學(xué)物品，因此要求涂料抗化學(xué)品性能良好，能較好抵御各種化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。 (4)附著力和耐沖擊性：涂料要求與底材或原涂層附著力良好，才能有效發(fā)揮涂料的功能。并且要有良好的耐沖擊性，才能夠承受車輛觸碰的沖擊力，保持漆膜不脫落。 (5)裝飾性和耐沾污性：在保證涂料使用性能的前提下要求盡可能美觀，裝飾性良好。橋梁表面易沾附大量粉塵，因此要求涂料的耐沾污性良好，雨水容易

62、將粉塵清洗去。 (6)經(jīng)濟性和方便性：所選擇的涂料要求經(jīng)濟適用，性價比良好，而且要方便施工，易于操作。 3.3.2設(shè)計方案 解放大橋原采用的油漆體系應(yīng)為環(huán)氧通用底漆和丙烯酸面漆?，F(xiàn)面漆已出現(xiàn)粉化和和局部脫落現(xiàn)象；底漆和鋼材附著力相對良好，仍能有效發(fā)揮防銹作用，所以至今鋼構(gòu)件仍未發(fā)現(xiàn)明顯銹跡。因此本設(shè)計采用以下方案： (1)去除面漆:因為面漆已老化嚴(yán)重，所以必須更換老化的面漆層。 (2)保留底漆:原有底漆仍能發(fā)揮防護作用；若去除重涂，暴露于空氣中的鋼構(gòu)件表面極易生銹，而且受現(xiàn)場施工條件所限，表面處理難以達到理想效果，不利于防護。 (3)增加環(huán)氧云母氧化鐵中間層:在原有的底漆上補涂環(huán)氧

63、通用底漆，存在著新舊底漆間的附著力問題，不宜采用。環(huán)氧云母氧化鐵中含有片狀的氧化鐵，能有效地阻擋外層水份向里層的滲透，且用環(huán)氧樹脂作基料，附著力優(yōu)異，因此選作中間層以提高涂膜整體的抗?jié)B透性，延長防護壽命。 (4)選用丙烯酸面層 :該漆是由羥基丙烯酸同脂肪族異氰酸酯組成的二液反應(yīng)固化型涂料，具有優(yōu)異的綜合性能、裝飾性和持久的保色保光性。 3.3.3施工方法 (1)表面處理: 清除原有面漆:清除原有面漆主要采用人工和機械相結(jié)合的方法。對于局部不易鏟除的部位可用電動打磨機帶動鋼絲砂輪清除。打磨時注意保護下層底漆不受破壞。對于清除下來的舊漆皮安排專人即時清掃，集中處理，不可散落四周以免污染環(huán)境

64、。 修補底漆:在清除面漆時，如發(fā)現(xiàn)鋼構(gòu)表面有生銹或底漆劃、碰傷部位，即時對這些部位進行打磨。采用砂布或電動砂輪打磨，直至露出光亮的鋼材本體，然后立即涂刷環(huán)氧云母氧化鐵。 清理底漆:在去除一部份面漆并經(jīng)修補底漆后即安排清理底漆。采用較細的砂布輕微打磨底漆表面，去除底漆表面上老化的粉化層及上層面漆的殘余物，直至呈現(xiàn)較為光亮的底漆本體。清理底漆還有助于提高底漆表面的粗糙度，提高與上層漆的附著力。 (2)涂刷環(huán)氧云母氧化鐵中間層 將處理好的表面上的灰塵、水份，采用人工擦拭和高壓風(fēng)吹除的辦法清理干凈，然后涂刷厚漿型環(huán)氧云母氧化鐵中間層。涂刷一道，每道干膜厚度約50μ。 (3)涂刷丙烯酸聚氨脂面

65、漆 涂刷完中間層后，對其進行認(rèn)真檢查，確保無漏刷、無氣泡、無明顯不平整。對于存在弊病處采用砂布打磨后予以修補，使其均勻、平整、光滑，然后用無氣噴涂機噴涂面漆于中間層上。面漆噴涂兩道。每道耗漆量約為0.21kg/m2,干膜厚度約35μ。 3.3.4工藝流程 (1)表面處理:按施工方法中所述，去除原有面漆，面漆去除約100m2 后即安排人員對底漆進行修補，底漆修補三日內(nèi)開始后續(xù)跟進進行清理底漆。 (2)涂刷中間層:在底漆清理一日內(nèi)必須涂刷環(huán)氧云母氧化鐵中間層，以免清理后的底漆暴露在空氣中老化。中間層采用硬質(zhì)毛刷手工刷涂方法施工，一道即可獲得較厚的涂膜。 (3)滾涂面漆:在中間層涂刷完

66、二個工作日內(nèi)必須涂刷面漆，面漆采用滾涂施工。面漆滾涂兩道，兩道涂裝間隔不超過48小時。 (4)檢查修補:檢查面漆噴涂質(zhì)量，對起泡、砂眼、流掛處及時清理，再補刷油漆。 3.3.5注意事項 (1)施工時必須按規(guī)定搭設(shè)鋼管腳手架并采取有效措施，確保安全。 (2)對于清理下來的涂料舊漆膜，應(yīng)集中收集、處理，不可四處散落，污染環(huán)境。 (3)涂刷油漆要選擇風(fēng)和日麗的天氣，溫度高于15℃以上，濕度低于60%。且不宜在早晨涂裝，因為早晨濕度高，在表面上附有不易察覺的潮氣，甚至凝露。 (4)二道油漆之間的涂刷間隔要嚴(yán)格按規(guī)定，以獲得良好的層間附著力。 3.4裂縫修補 根據(jù)2008年對解放大橋的檢查結(jié)果，在橫梁和預(yù)制行車道板上均存在較多裂縫，但裂縫寬度較小，大部分都未超出規(guī)范限值，其中橫梁裂縫多為梁肋側(cè)面的豎向裂縫，只有個別橫梁底面存在裂縫。在對裂縫的發(fā)展形態(tài)以及寬度等情況進行分析后，本設(shè)計擬將裂縫進行封閉處理，以防止鋼筋銹蝕和混凝土銹漲開裂，影響橋梁的安全性和使用性能。 施工單位進場后應(yīng)對橫梁和行車道板進行細檢查，對于寬度ω≥0.15mm的裂縫采用注射法進行補強和封閉,對于寬度